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决定细胞命运的关键蛋白

作者：上海源叶生物科技有限公司 2014-02-14T11:14 (访问量:2011)

加州大学圣地亚哥分校的研究人员发现，广为人知的UPF1蛋白具有一个新功能。这种蛋白能够作用于一个重要的生物学通路，决定未成熟神经细胞的命运，是继续保持类似干细胞的状态，还是进一步分化成为功能性的神经元。文章于二月十三日发表在Cell Reports杂志的网络版上。
无义介导的mRNA降解简称为NMD，能够选择性降解含有翻译提前终止密码子PTC的mRNA，从而防止对机体内产生有害的截短蛋白(truncated proteins)，它是真核生物中广泛存在的一种高度保守的有效监督机制。NMD是公认的基础性细胞活动，不过人们对这一过程还不甚了解。
加州大学的Miles F. Wilkinson教授与博士后Chih-Hong Lou等人发现，UPF1蛋白是NMD通路所必须的，这种蛋白能够通过这个关键过程决定细胞的命运。这项研究为人们提供了重要的线索，有助于开发新药物用于孤独症、精神分裂症等神经学疾病的治疗。
目前，人们所了解的NMD主要有两大作用。第一，NMD可作为帮助细胞清除错误性信使RNA（mRNA）的质控机制，这种分子负责将遗传学信息转化为生命所需的蛋白质。第二，NMD能降解特定群体的正常mRNA。NMD的第二种功能被认为具有重要的生理学意义，但迄今为止人们还不确定事实是否如此。
Wilkinson及其同事发现，UPF1可以作为分子开关，决定未成熟的（无功能）神经细胞何时分化成为有功能的神经元。UPF1蛋白能够触发特定mRNA的降解，这种mRNA编码TGF-Beta信号通路中的一种蛋白，该通路可促进神经元的分化。这种mRNA被降解后，其编码蛋白就无法合成，从而阻止神经细胞的分化。就这样Wilkinson及其同事首次鉴定了，NMD驱动正常生物学反应的分子回路。
研究显示，NMD还能促使细胞降解编码增殖抑制子的mRNA。Wilkinson指出，NMD能在此基础上促进干细胞特征性的增殖状态。
“这些发现有广泛的临床应用前景，”Wilkinson说。“NMD能够促进类似干细胞的状态，人们可以对此加以利用，将已分化细胞更有效地重编程为干细胞。
“在包括人类在内的不同物种中，NMD对于大脑的正常发育至关重要。NMD存在缺陷的人通常有智力障碍，同时往往还患有精神分裂症和孤独症。我们的研究为治疗这类疾病带来了重要启示，人们可以通过治疗药物增强患者体内的NMD，帮助他们维持干细胞和已分化神经元之间的正确平衡，恢复大脑的正常功能。”

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